DE10005441A1 - CDMA-Funkempfänger - Google Patents

Abstract

Eine Einrichtung zur Verarbeitung eines über mehrere Pfade einer Luftschnittstelle übertragenen digitalen Datensignals in einem CDMA-Funkempfänger umfaßt einen RAKE-Empfängerabschnitt (RAKE). Der RAKE-Empfängerabschnitt (RAKE) weist eine Mehrzahl von RAKE-Fingern (R1, R2, ..., RN) auf, welche zur Pfad-getrennten CDMA-Entspreizung des digitalen Datensignals vorgesehen sind. In dem Signalweg vor der CDMA-Entspreizung ist in jedem RAKE-Finger (R1, R2, ..., RN) ein digitaler Interpolator (TVI) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Verarbeitung eines über mehrere Pfade einer Luftschnittstelle übertragenen digitalen Datensignals in einem CDMA-Funk­ empfänger, der einen RAKE-Empfängerabschnitt mit einer Mehr­ zahl von RAKE-Fingern umfaßt, wobei jeder RAKE-Finger einem Pfad der Luftschnittstelle zugeordnet werden kann, und in je­ dem RAKE-Finger ein CDMA-Entspreizmittel zur CDMA-Entsprei­ zung der über den entsprechenden Pfad übertragenen Komponente des digitalen Datensignals enthalten ist.

RAKE-Empfänger sind im Stand der Technik bekannt und bei­ spielsweise in dem Buch "Nachrichtenübertragung", K. D. Kam­ meyer, B. G. Teubner, Stuttgart, 1996, 2. Auflage, Seiten 658- 684, beschrieben.

Funksignale im Mobilfunk unterliegen der Mehrwege-Ausbrei­ tung, d. h. durch Reflexion, Streuung und Beugung des gesende­ ten Funksignals an diversen Hindernissen im Ausbreitungsweg treten am Empfänger in der Regel mehrere Signal-Empfangs­ versionen auf, die zeitlich zueinander verschoben und unter­ schiedlich abgeschwächt sind. Das Funktionsprinzip eines RAKE-Empfängers beruht darauf, mehrere dieser Empfangssignal- Versionen zunächst getrennt auszuwerten und dann zur Erzie­ lung eines möglichst hohen Detektionsgewinns zeitrichtig zu überlagern. Die Bezeichnung RAKE ("Harke") beschreibt dabei in bildhafter Weise die Struktur eines solchen Empfängers, wobei die Zinken der Harke die RAKE-Finger repräsentieren und der Stiel der Harke das ausgangsseitig bereitgestellte, über­ lagerte Empfangssignal darstellt.

Bei UMTS (universal mobile telecommunication system) der dritten Mobilfunkgeneration wird als Vielfachzugriffsverfah­ ren Codemultiplex (CDMA: code division multiple access) verwendet. Beim CDMA belegen alle Teilnehmer denselben Frequenz­ bereich, jedoch wird das Funksignal für bzw. von jedem Teil­ nehmer unterschiedlich codiert. Durch die unterschiedliche CDMA-Codierung wird eine Teilnehmerseparierung ermöglicht.

Bei der CDMA-Codierung wird jedem Datensymbol des zu übertra­ genden digitalen Datensignals senderseitig ein teilnehmerspe­ zifischer CDMA-Spreizcode aufgeprägt. Die Elemente der hierzu verwendeten CDMA-Spreizcodefolge werden als Chips bezeichnet. Die Zeitdauer eines Datensymbols entspricht einer ganzzahli­ gen Anzahl Q der Chipzeitdauer. Q ist die Länge (Anzahl der Chips) der verwendeten CDMA-Spreizcodefolge und wird in der Technik auch als Spreizfaktor bezeichnet.

Die CDMA-Entspreizung in den einzelnen RAKE-Fingern erfolgt im Chiptakt. Die Chipzeitdauer ist im Empfänger bekannt, es muß aber die absolute zeitliche Lage der Chips des empfange­ nen Signals in jedem RAKE-Finger ermittelt bzw. berücksich­ tigt werden. Hierfür ist eine deutlich höhere Genauigkeit als die Chipzeitdauer erforderlich.

Zu diesem Zweck ist es bereits bekannt, jedem RAKE-Finger ei­ ne Auswerteschaltung zuzuordnen, die das empfangene Signal mit einer hohen Überabtastung (z. B. der 8-fachen Chiprate) abtastet und für jeden RAKE-Finger den Abtastwert bei maxima­ ler Chipenergie ermittelt. Dieser Abtastwert wird dann für die weitere Signalverarbeitung herangezogen.

Bei hochratigen Mobilfunksystemen wie UMTS tritt bei einer solchen Vorgehensweise die Schwierigkeit auf, daß die Auswer­ teschaltung im Hinblick auf ihre Verarbeitungsgeschwindigkeit an ihre Grenzen gelangt, da sie ein aus Chips aufgebautes Si­ gnal in hoher Überabtastung verarbeiten muß. Als Folge davon ergibt sich eine relativ hohe Leistungsaufnahme oder es ist mit einer Verminderung der Detektionsqualität zu rechnen, so­ fern die wiederholte Ermittlung der Finger-individuellen Chipzeittaktlage in der Auswerteschaltung unter größeren Zeitabständen durchgeführt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen CDMA-Funk­ empfänger mit einem RAKE-Empfängerabschnitt anzugeben, in welchem die Chipzeittaktlage in einem RAKE-Finger aufwands­ günstig bestimmt wird. Ferner zielt die Erfindung darauf ab, ein Verfahren zur aufwandsgünstigen Ermittlung der Chipzeit­ taktlage in einem RAKE-Empfängerabschnitt anzugeben.

Die Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst.

Durch den digitalen Interpolator wird erreicht, daß die im RAKE-Finger vorgenommene CDMA-Entzerrung an geeignet bestimm­ ten Datensignal-Zwischenwerten vorgenommen wird, welche in dem Interpolator erzeugt werden. Die Erzeugung von geeigneten Datensignal-Zwischenwerten kann aufwandsgünstiger durchge­ führt werden als die Auswahl bestimmter Abtastdaten bei hoch­ ratiger Abtastrate aus einem überabgetasteten Datensignal.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem digitalen Interpolator um einen insbesondere quadratischen oder kubischen Lagrange- Interpolator. Ein solcher Lagrange-Interpolator ist Hardware­ technisch einfach zu realisieren und ermöglicht eine nicht­ lineare Interpolation eines Datensignal-Zwischenwertes. Es können jedoch auch lineare Interpolatoren wie beispielsweise ein MMSE-FIR-Interpolator oder ein Polynom-FIR-Interpolator eingesetzt werden.

Vorzugsweise ist im Signalweg vor dem digitalen Interpolator ein Festwertspeicher mit wahlfreiem Zugriff vorgesehen. Der Festwertspeicher dient zur Grob-Synchronisation des betrach­ teten RAKE-Fingers mit den anderen RAKE-Fingern.

Vorzugsweise umfaßt die erfindungsgemäße Einrichtung eine Auswerteschaltung, die für jenen Übertragungspfad, welchem der RAKE-Finger zugeordnet ist, eine Pfadverzögerungs-Offset- Zeit berechnet, welche kürzer als die Chipzeitdauer ist und zur Ansteuerung des digitalen Interpolators verwendet wird.

Zur Bestimmung der Pfadverzögerungs-Offset-Zeit führt die Auswerteschaltung vorzugsweise eine "Früh-Spät-Korrelation" des entsprechenden Datensignals durch.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert; in die­ ser zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Luftschnittstelle eines Mobilfunksystems mit einer Mobilstation und einer Basisstation;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Basisbandabschnitts eines CDMA-Funkempfängers;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Auswerteschaltung zur Er­ mittlung einer Offset-Zeit und ein Schaubild zur Erläuterung der Funktionsweise derselben;

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines kubischen Lagrange- Interpolators; und

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Korrelators in einem RAKE-Finger.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die Luftschnitt­ stelle eines zellularen Mobilfunksystems. Eine einem bestimm­ ten Teilnehmer zugeordnete Mobilstation MS steht mit einer Basisstation BS in Funkverbindung. Die Funkverbindung unter­ liegt sowohl in der Aufwärtsstrecke (von MS zu BS) als auch in der Abwärtsstrecke (von BS zu MS) der Mehrwegeausbreitung, d. h. ein von einem Sender ausgesendetes Funksignal kann den Empfänger auf unterschiedlichen Übertragungswegen oder Pfaden P1, P2 der Luftschnittstelle erreichen. Aufgrund von Reflexi­ on, Streuung und Beugung weisen die einzelnen Pfade P1, P2 ein unterschiedliches Übertragungsverhalten auf und können als unabhängige Übertragungskanäle betrachtet werden. Insbe­ sondere weisen diese Übertragungskanäle (Pfade der Luft­ schnittstelle) unterschiedliche Funksignal-Laufzeiten auf. Dies hat zur Folge, daß an einem Empfänger (in der Mobilsta­ tion oder in der Basisstation) Empfangssignal-Versionen empfangen werden, die aus den unterschiedlichen Übertragungs­ kanälen stammen und die daher zeitlich versetzt am Empfänger eintreffen.

Ein anderer wichtiger Aspekt von Mobilfunksystemen betrifft den Vielfachzugriff. Jeder Teilnehmer soll nur die für ihn bestimmte Nachricht entgegennehmen, d. h. jeder Empfänger muß das für ihn bestimmte Teilnehmersignal aus einer Mehrzahl von anderen Teilnehmersignalen ermitteln. Bei dem Vielfachzu­ griffsverfahren CDMA wird dies durch eine teilnehmerspezifi­ sche (oder allgemeiner: kanalspezifische) Codierung der aus­ gesendeten Datensignale erreicht. Genauer gesagt wird jedem Datensymbol eines für einen speziellen Teilnehmer - oder all­ gemeiner für einen bestimmten "logischen" Kanal - bestimmten Datensignals ein teilnehmerspezifischer CDMA-Spreizcode auf­ geprägt. Die aufgeprägten CDMA-Spreizcodes machen die ausge­ sendeten Datensymbole gleichsam einem Fingerabdruck voneinan­ der unterscheidbar. Der inverse Vorgang im Empfänger wird als CDMA-Spreizdecodierung oder CDMA-Entspreizung bezeichnet.

Das Aufprägen eines CDMA-Spreizcodes auf ein auszusendendes Datensymbol kann beispielsweise durch Aufmultiplikation der den Spreizcode repräsentierenden Spreizcodefolge auf das Da­ tensymbol durchgeführt werden (sog. DS-CDMA: direct se­ quencing-CDMA). Die Elemente der CDMA-Spreizcodefolge werden als Chips bezeichnet. Bei UMTS-Mobilfunksystemen beträgt die Zeitdauer T_C eines Chips etwa 0,26 µs, d. h. die Chiprate 1/T_C ist 3,84 × 10⁶ Abtastungen pro Sekunde.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Basisbandabschnittes einer CDMA-Empfangsschaltung. Die Empfangsschaltung kann so­ wohl in einer Mobilstation MS als auch in einer Basisstation BS realisiert sein.

Am Eingang des Basisbandabschnitts steht eine analoge Inpha­ sal(I)-Signalkomponente und eine Quadratur(Q)-Signalkomponen­ te eines empfangenen Datensignals bereit. Die analogen I- und Q-Signalkomponenten werden in üblicher Weise (nicht darge­ stellt) durch Heruntermischen des empfangenen analogen Anten­ nensignals mit um 90° zueinander phasenverschobenen frequen­ zidentischen Trägerfrequenzen erzeugt.

Die analogen I- und Q-Signalkomponenten durchlaufen jeweils ein analoges Tiefpassfilter aTP und werden anschließend in Analog-Digital-Umsetzern ADC digitalisiert. Die Digitalisie­ rung erfolgt beispielsweise mit 8-facher Chiprate, d. h. am Ausgang der Analog-Digital-Umsetzer stehen I- und Q-Daten­ signale mit einer Signalrate 8/T_C zur Verfügung.

Die von den Analog-Digital-Umsetzern ADC ausgegebenen I- bzw. Q-Digitalsignale werden digitalen Tiefpassfiltern dTP zuge­ leitet. Bei den digitalen Tiefpassfiltern dTP kann es sich beispielsweise um RRC(root raised cosine)-Tiefpassfilter han­ deln.

In den Signalwegen hinter den digitalen Tiefpassfiltern dTP sind jeweils Frequenzkorrektur-Einheiten AFC angeordnet, wel­ che eine automatische Frequenzkorrektur der entsprechenden Digitalsignale vornehmen. Durch die Frequenzkorrektur können beispielsweise temperatur- oder druckabhängige Frequenzdrifts des (nicht dargestellten) lokalen Oszillators der Empfangs­ schaltung kompensiert werden.

In den Signalwegen hinter den Frequenzkorrektur-Einheiten AFC befinden sich Signalraten-Reduzierstufen DC, die die Signal­ rate in dem I- und Q-Zweig auf 2/T_C reduzieren. Die Auflösung der Datensignale kann an dieser Stelle 8 Bit betragen.

Die I- und Q-Digitalsignale mit reduzierter Signalrate werden einem RAKE-Empfängerabschnitt RAKE eines CDMA-Funkempfängers zugeführt. Der RAKE-Empfängerabschnitt RAKE ist in Fig. 2 von einer gestrichelten Linie begrenzt.

Der RAKE-Empfängerabschnitt RAKE umfaßt eine Mehrzahl von parallel liegenden RAKE-Fingern R1, R2, . . ., RN. Das als sol­ ches bereits bekannte Grundprinzip eines RAKE-Empfängers be­ steht darin, daß jeder RAKE-Finger R1, R2, . . ., RN genau ei­ nem Pfad (Übertragungskanal) P1, P2 der Luftschnittstelle zu­ geordnet ist. Jeder RAKE-Finger R1, R2, . . ., RN ist im darge­ stellten Beispiel zweikanalig (für den I- und Q-Zweig) ausge­ legt, was durch Doppelpfeile in den Signalwegen angedeutet wird.

N ist demzufolge die konstruktiv vorgegebene maximale Anzahl der mit dem RAKE-Empfängerabschnitt RAKE zu verarbeitenden Pfade P1, P2. N kann beispielsweise 8 sein.

Jeder RAKE-Finger R1, R2, . . ., RN umfaßt eingangsseitig einen Festwertspeicher mit wahlfreiem Zugriff RAM (random access memory), diesem nachgeschaltet einen zeitvarianten Interpola­ tor TVI (time variant interpolator) und ausgangsseitig einen Korrelator C.

Die I/Q-Ausgangs-Datensignale der RAKE-Finger R1, R2, . . ., RN werden einer MRC (maximum rational combining)-Einheit MRC zu­ geführt, die die I/Q-Ausgangs-Datensignale zu einem Gesamt- Datensignal kombiniert und dabei ähnlich wie ein Addierer ar­ beitet. Die am Ausgang der MRC-Einheit MRC bereitstehenden zwei Kanäle des Gesamt-Datensignals werden in einer Kanalkom­ binationsstufe CC unter Berücksichtigung ihres Phasenversatzes zu einem einzigen RAKE-Gesamt-Datensignal kombiniert und von einem Demodulator DMOD demoduliert. Sofern senderseitig eine Verschachtelung durchgeführt wurde, wird das demodulier­ te RAKE-Gesamt-Datensignal in einem Entschachtler DIL ent­ schachtelt. Anschließend wird in einem Kanaldecodierer KDCOD eine adaptive (d. h. an den Zustand des Gesamt-Übertra­ ungskanals angepaßte) Detektion der gesendeten Datensymbole durchgeführt. Am Ausgang des Kanaldecodierers KDCOD stehen die rekonstruierten Versionen der gesendeten und für den dar­ gestellten CDMA-Empfänger bestimmten Datensymbole bereit.

Ferner umfaßt der CDMA-Funkempfänger einen CDMA-Code-Speicher CDMA-C-S und einen Verwürfelungscode-Speicher VC-S. Der CDMA- Code-Speicher CDMA-C-S kann eine Mehrzahl von CDMA-Codes C_i, i = 1, 2 . . . und der Verwürfelungscode-Speicher VC-S kann mehrere Verwürfelungscodes V_i, i = 1, 2, . . . speichern.

Jeder Verwürfelungscode V_i ist eine Kennung für eine bestimm­ te Basisstation BS. Befindet sich der CDMA-Funkempfänger in einer Basisstation BS, so ist in VC-S nur ein Verwürfelungs­ code V (nämlich der dieser Basisstation BS zugeordnete Ver­ würfelungscode) gespeichert.

Eine Steuereinheit ST steht sowohl mit dem CDMA-Code-Speicher CDMA-C-S als auch mit dem Verwürfelungs-Speicher VC-S in Ver­ bindung.

Mittels der Steuereinheit ST kann durch Anweisung von Code­ nummern k und l aus dem CDMA-Code-Speicher CDMA-C-S ein be­ stimmter CDMA-Code C_k und aus dem Verwürfelungscode-Speicher VC-S ein bestimmter Verwürfelungscode V_l ausgewählt und in den RAKE-Empfängerabschnitt RAKE geladen werden.

Ferner umfaßt der CDMA-Funkempfänger eine Auswerteschaltung AS, die zwei funktionale Einheiten AS1 und AS2 enthält.

Die Grob-Synchronisation der RAKE-Finger R1, R2, . . ., RN er­ folgt mit Hilfe der funktionalen Einheit AS1. Zu diesem Zweck nimmt die Einheit AS1 ein von dem Sender zusätzlich zu dem Datensignal angesendetes Pilotsignal PS entgegen und wertet dieses bezüglich seiner zeitlichen Lage getrennt für jeden Pfad der Luftschnittstelle aus. Im Rahmen der Auswertung er­ kennt die funktionale Einheit AS1 die Datenstruktur des Pilotsignal PS, welche zumindest teilweise die Datenstruktur der entsprechenden digitalen Datensignale (im I- und Q-Zweig) wiedergibt.

Die Datenstruktur kann beispielsweise eine Zeitschlitz/Rah­ men/Block/Datensymbol/Chip-Struktur sein. Die funktionale Einheit AS1 berechnet z. B. für jeden Zeitschlitz-Anfang die in den einzelnen Pfaden auftretenden (unterschiedlichen) Si­ gnallaufzeiten bezogen auf eine gemeinsame Zeitbasis. Die Er­ mittlung der Signallaufzeiten erfolgt mit einer maximalen Ge­ nauigkeit von T_C, d. h. einer Chipzeitdauer.

Die ermittelten Signallaufzeiten der einzelnen Pfade P1, P2, . . . werden in der ersten funktionalen Einheit AS1 in Auslese­ anweisungen A1, A2, . . ., AN für die Festwertspeicher RAM um­ gerechnet. Die Ausleseanweisungen A1, A2, . . ., AN geben je­ weils (unterschiedliche) Speicherbereiche an, die in den ein­ zelnen Festwertspeichern RAM simultan ausgelesen werden sol­ len. Am Ausgang der Festwertspeicher RAM stehen daher die über die einzelnen Pfade P1, P2, . . . der Luftschnittstelle übertragenen Datensignal-Komponenten (in 2-facher Chiprate) mit einer zeitlichen Genauigkeit von maximal T_C zeitrichtig zur Verfügung. Mit anderen Worten führt die funktionale Ein­ heit AS1 in Verbindung mit den Festwertspeichern RAM eine "Grob-Synchronisation" der RAKE-Finger R1, R2, . . ., RN durch.

Die zweite funktionale Einheit AS2 dient zur Berechnung von Pfad-individuellen Pfadverzögerungs-Offset-Zeiten µ1, µ2, . . ., µN. Jede Pfadverzögerung kann als ein Vielfaches der Chipzeitdauer T_C und einer restlichen Verzögerungszeit, die kleiner als T_C ist, ausgedrückt werden. Die restliche Verzö­ gerungszeit ist die Pfadverzögerungs-Offset-Zeit µ, deren Be­ rechnung im folgenden beispielhaft erläutert wird.

Gemäß Fig. 3 umfaßt die zweite funktionale Einheit AS2 (für jeden Pfad der Luftschnittstelle) eine Demultiplexer DMUX, einen Früh-Korrelator FCOR, einen Spät-Korrelator SCOR, zwei Integrierer INT, zwei Betragsbildner BB, einen Subtrahierer SUB und eine Berechnungseinheit CAL. Dem Demultiplexer DMUX wird das am Eingang des RAKE-Empfängerabschnitts RAKE anlie­ gende Datensignal (I- oder Q-Zweig) mit der Signalrate 2/T_C zugeführt. Der Demultiplexer DMUX demultiplext dieses Daten­ signal in zwei Teil-Datensignale, die jeweils eine Signalrate 1/T_C besitzen und die den Korrelatoren FCOR bzw. SCOR zuge­ führt werden.

Die Korrelatoren FCOR bzw. SCOR korrelieren die beiden Teil- Datensignale mit einem bestimmten Pfad P der Luftschnittstel­ le. In dem im unteren Teil der Fig. 3 dargestellten Schaubild ist die Empfangs-Energie von über diesen Pfad P übertragenen Chips c1, c2, c3 über der Zeit aufgetragen. Die Zeitpunkte maximaler Chip-Energie sind jeweils mit einem Pfeil gekenn­ zeichnet.

Das dem einen Korrelator FCOR zugeführte Teil-Datensignal enthält - bezogen auf die Zeitpunkte maximaler Chip-Energie im Pfad P - die "frühen" Abtastwerte zu den Zeitpunkten f und das dem anderen Korrelator SCOR zugeführte Teil-Datensignal umfaßt die "späten" Abtastwerte zu den Zeitpunkten s.

In den Integrierern INT wird eine vorgegebene Anzahl von Pfad-korrelierten Früh- bzw. Spät-Abtastwerten integriert und in den Betragsbildnern BB das zugehörige reellwertige Be­ tragsquadrat ermittelt. Die in den beiden Betragsbildnern BB ermittelten Betragsquadrate sind ein Maß für die mittlere Empfangs-Energie, die bei einer Früh-Abtastung bzw. einer Spät-Abtastung der über den Pfad P übertragenen Chips am Emp­ fänger erhalten wird.

Mittels des Subtrahierers wird die "Energiedifferenz" zwi­ schen der Früh-Abtastung f und der Spät-Abtastung s ermit­ telt. Auf der Grundlage dieser Energiedifferenz wird in der Berechnungseinheit CAL die Offset-Zeit µ bezogen auf einen zeitlichen Bezugspunkt (z. B. den Früh-Abtastzeitpunkten f oder den Spät-Abtastpunkten s) ermittelt.

Angenommen, die beiden Abtastungen würden (bezüglich des Pfa­ des P) eine identische Energie besitzen. In diesem Fall würde der Subtrahierer SUB den Wert Null ausgeben, und die Berech­ nungseinheit CAL würde µ = +T_C/4 bezogen auf die Zeitpunkte f (oder µ = +3T_C/4 bezogen auf die Zeitpunkte s) berechnen. Denn in diesem Fall würde sich der Zeitpunkt maximaler Chip- Energie genau mittig zwischen den Früh- und Spät-Abtastzeit­ punkten f und s befinden.

Fig. 4 zeigt einen kubischen Lagrange-Interpolator, welcher als Interpolator TVI in den RAKE-Fingern zum Einsatz kommen kann. Der kubische Lagrange-Interpolator weist einen Daten­ eingang E auf, an welchem das von dem Festwertspeicher RAM ausgegebene Datensignal anliegt. Dieses Datensignal ist in Fig. 4 mit x(t_k+2), k = 1, 2, . . . bezeichnet.

An einem weiteren Eingang wird dem kubischen Lagrange- Interpolator die Offset-Zeit µ (d. h. je nach betrachtetem RAKE-Finger R1, R2, . . ., RN die Offset-Zeit µ1, µ2, . ., µN) eingegeben. Am Ausgang 0 des kubischen Lagrange-Interpolators TVI steht das interpolierte Datensignal y(t_k) mit einer zeit­ lichen Verzögerung von zwei Takten zur Verfügung.

In Fig. 4 sind Multiplizierer mit dem Bezugszeichen M, Addierer mit dem Bezugszeichen A und Speicherplätze eines Schieberegisters mit dem Bezugszeichen T bezeichnet.

Der kubische Lagrange-Interpolator TVI arbeitet nach dem aus der numerischen Mathematik bekannten Lagrange-Interpolations­ verfahren. Gemäß diesem Verfahren kann eine an z. B. vier Stützstellen definierte Funktion durch ein Polynom dritten Grades interpoliert werden. Durch die in Fig. 4 gezeigte Schaltung wird dieses (eindeutig bestimmte) Interpolationspo­ lynom zu den um die Offset-Zeit µ verschobenen Zeiten t_k + µ, k = 1, 2, . . . berechnet. Für µ = 0 sind die interpolierten Werte natürlich mit den (um zwei Takte verzögerten) Stütz­ stellenwerten identisch, d. h. es gilt y(t_k) = x(t_k+2).

Am Ausgang 0 des kubischen Lagrange-Interpolators werden die interpolierten Werte y(t_k) durch eine Signalraten-Reduzier­ stufe (Punktierer) DC' punktiert, wodurch eine Signalraten- Verminderung um den Faktor 2 auf die Signalrate 1/T_C erreicht wird. Da wie erläutert die Offset-Zeit µ nach der Bedingung einer maximalen Chip-Energie bestimmt wurde, wird jeder zwei­ te Interpolationswert zu einem Zeitpunkt berechnet, der zwi­ schen den Zeitpunkten maximaler Chip-Energien benachbarter Chips liegt. Er kann daher verworfen werden.

Fig. 5 zeigt ein Schaltbild der in Fig. 2 dargestellten Kor­ relatoren C. Der Korrelator C umfaßt zwei in Reihe geschalte­ te Multiplizierer M, die im Chip-Zeittakt 1/T_C betrieben wer­ den. Mit einem der Multiplizierer M wird der ausgewählte CDMA-Code C_k decodiert und mit dem zweiten Multiplizierer M wird der ausgewählte Verwürfelungscode V_l decodiert. Da jeder RAKE-Finger R1, R2, . . ., RN einen eigenen Korrelator C um­ faßt, werden die über die einzelnen Pfade P1, P2, . . ., PN der Luftschnittstelle übertragenen Signalkomponenten Pfad-indi­ viduell CDMA-entspreizt und Verwürfelungscode-decodiert.

Aufgrund des vorangeschalteten Interpolators TVI liegen der Decodierung für jeden Pfad bei maximaler Chip-Energie gewon­ nene Datensignalwerte zugrunde, wodurch eine optimale Deco­ dierleistung erreicht wird.

Die Berechnung der Offset-Zeiten µ1, µ2, . . ., µN der Pfade P1, P2, . . ., PN muß fortlaufend wiederholt werden, da sich die Signallaufzeiten in den Pfaden der Luftschnittstelle ständig ändern. Aus dem gleichen Grund muß auch die Synchro­ nisation der RAKE-Finger R1, R2, . . ., RN ständig aktualisiert werden.

Darüber hinaus sind am Beginn einer Funkverbindung die si­ gnalstärksten Pfade P1, P2, . . . der Luftschnittstelle zu er­ mitteln und RAKE-Fingern R1, R2, . . . zuzuordnen. Werden bei­ spielsweise drei hauptsächliche Übertragungspfade detektiert, werden in dem RAKE-Empfängerabschnitt RAKE drei RAKE-Finger eingeschaltet, während die restlichen RAKE-Finger deaktiv bleiben. Auch die Auswahl der signalstärksten Pfade sowie die entsprechende Zu-, Ab- oder Umschaltung der RAKE-Finger R1, R2, . . . wird während der Mobilfunkkommunikation fortlaufend überwacht und durchgeführt.

Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel ist in vielfältiger Weise variierbar. Beispielsweise können in jedem RAKE-Finger R1, R2, . . ., RN mehrere CDMA-Spreizcodes deco­ diert werden. Anstelle eines nicht-linearen Lagrange- Interpolators kann auch ein linearer Interpolator oder ein beliebig anderer Interpolator eingesetzt werden. Schließlich kann auch die Berechnung der Pfad-individuellen Offset-Zeit µ auf andere Weisen als der vorstehend erläuterten Früh-Spät- Korrelation durchgeführt werden.

Claims (11)

1. Einrichtung zur Verarbeitung eines über mehrere Pfade ei­ ner Luftschnittstelle übertragenen digitalen Datensignals in einem CDMA-Funkempfänger, der einen RAKE-Empfängerabschnitt (RAKE) mit einer Mehrzahl von RAKE-Fingern (R1, R2, . . ., RN) umfaßt, wobei

• - jeder RAKE-Finger (R1, R2, . . ., RN) einem Pfad (P1, P2) der Luftschnittstelle zugeordnet werden kann, und
• - in jedem RAKE-Finger (R1, R2, . . ., RN) ein CDMA-Entspreiz­ mittel (C) zur CDMA-Entspreizung der über den entsprechen­ den Pfad (P1, P2) übertragenen Komponente des digitalen Da­ tensignals enthalten ist,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß in einem RAKE-Finger (R1, R2, . . ., RN) im Signalweg vor dem CDMA-Entspreizmittel (C) ein digitaler Interpolator (TVI) vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der digitale Interpolator (TVI) ein Lagrange- Interpolator ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der digitale Lagrange-Interpolator (TVI) ein quadrati­ scher oder kubischer Lagrange-Interpolator ist.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der digitale Interpolator (TVI) oder eine im Signalweg hinter dem digitalen Interpolator (TVI) vorgesehene Signal­ raten-Reduzierstufe (DC') eine Signalraten-Reduzierung ins­ besondere um den Faktor 2 herbeiführt.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- daß im Signalweg vor dem digitalen Interpolator (TVI) ein Festwertspeicher (RAM) mit wahlfreiem Zugriff zur Grob- Synchronisation des RAKE-Fingers (R1, R2, . . ., RN) mit den anderen RAKE-Fingern (R1, R2, . . ., RN) vorgesehen ist.

6. Einrichtung einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Einrichtung eine Auswerteschaltung (AS) umfaßt, die für jenen Übertragungspfad (P1, P2), welchem der RAKE- Finger (R1, R2, . . ., RN) zugeordnet ist, eine Pfadverzöge­ rungs-Offset-Zeit (µ; µ1, µ2, . . ., µN) berechnet, welche kürzer als die Chipzeitdauer (T_C) ist und zur Ansteuerung des digitalen Interpolators (TVI) verwendet wird.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Auswerteschaltung (AS) einen Früh-Spät-Korrelator (FCOR, SCOR) zur Bestimmung der Pfadverzögerungs-Offset- Zeit (µ; µ1, µ2, . . ., µN) umfaßt.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

• - daß jeder RAKE-Finger (R1, R2, . . ., RN) mehrere CDMA- Entspreizmittel (C) zur gleichzeitigen CDMA-Entspreizung von mehreren Teilnehmersignalen umfaßt.

9. Verfahren zur Verarbeitung eines über mehrere Pfade einer Luftschnittstelle übertragenen digitalen Datensignals in einem CDMA-Funkempfänger, bei welchem mittels eines RAKE- Empfängerabschnitts (RAKE) mit einer Mehrzahl von RAKE- Fingern (R1, R2, . . ., RN) eine pfadweise getrennte CDMA- Entspreizung des digitalen Datensignals durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet,

• - daß im Signalweg eines RAKE-Fingers (R1, R2, . . ., RN) vor der CDMA-Entspreizung eine Datensignal-Interpolation durch­ geführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Datensignal-Interpolation in dem RAKE-Finger (R1, R2, . . ., RN) mittels eines Lagrange-Interpolators durchgeführt wird.